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堆空间的概述

 ·  ☕ 4 分钟  ·  🎅 Herschel

堆的核心概述

  • 一个 JVM 实例只存在一个堆内存,堆也是 Java 内存管理的核心区域。
  • Java 堆区在 JVM 启动的时候即被创建,其空间大小也就确定了。是 JVM 管理的最大一块内存空间。
    • 堆内存的大小是可以调节的。
  • 《Java虚拟机规范》规定,堆可以处于物理上不连续的内存空间中,但在逻辑上它应该被视为连续的
  • 所有的线程共享 Java 堆,在这里还可以划分为线程私有的缓冲区(Thread Local Allocation Buffer,TLAB)。
  • 《Java虚拟机规范》中对 Java 堆的描述是:所有的对象实例以及数组都应当在运行时分配在堆上。(The heap is the run-time data area from which memory for all class instance and arrays is allocated)
    • “几乎”所有的对象实例都在这里分配内存。——从世界使用角度看的
  • 数组和对象可能永远不会存储在栈上,因为栈帧中保存引用,这个引用指向对象或者数组在堆中的位置。
  • 在方法结束后,堆的对象不会马上被移除,仅仅在垃圾收集的时候才会被移除。
  • 堆,是 GC(Garbage Collection,垃圾收集器)执行垃圾回收的重点区域。

内存细分

  • Java 8 及之后堆内存逻辑上分为三部分:新生区、养老区、元空间。

设置堆内存大小与 OOM

  • Java 堆区用于存储 Java 对象实例,那么堆的大小在 JVM 启动时就已经设定好了,大家可以通过“-Xmx”和“-Xms”来进行设置。
    • “-Xms”用于表示堆区的起始内存,等价于 -XX:InitialHeapSize
    • “-Xmx”则用于表示堆区的最大内存,等价于 -XX:MaxHeapSize
  • 一旦堆区中的内存大小超过“-Xmx”所指定的最大内存时,将会抛出 OutOfMemoryError 异常。
  • 通常会将 -Xms 和 -Xmx 两个参数配置相同的值,其目的是为了能够在 java 垃圾回收机制清理完堆区后不需要重新分隔计算堆区的大小,从而提高性能
  • 默认情况下,初始内存大小:物理电脑内存大小/64, 最大内存大小:物理电脑内存大小/4。

年轻代与老年代

  • 一类是生命周期较短的瞬时对象,这类对象的创建和消亡都非常迅速。

  • 另外一类对象的生命周期却非常长,在某些极端的情况下还能够与 JVM 的生命周期保持一致。

  • Java 堆区进一步细分的话,可以划分为年轻代(YoungGen)和老年代(OldGen)

  • 其中年轻代又可以划分为 Eden 空间,Survivor0 空间和 Survivor1 空间(有时也叫做 from 区、to 区)。

  • 下面这参数开发中一般不会调:

    • 默认 -XX:NewRatio=2,表示新生代占1,老年代占2,新生代占整个堆的1/3
    • 可以修改 -xx:NewRatio=4, 表示新生代占1,老年代占4,新生代占整个堆的1/5。
  • 在 HotSpot 中,Eden 空间和另外两个 Survivor 空间缺省所占的比例是 8:1:1

  • 当然开发人员可以通过选项“-XX:SurvivorRatio”调整这个空间比例。比如-XX:SurvivorRatio=8

    • XX:SurvivorRatio:设置新生代中Eden区与Survivor区的比例
    • XX:-useAdaptiveSizePolicy:关闭自适应的内存分配策略(暂时用不到)
  • 几乎所有的 Java 对象都是在 Eden 区被 new 出来的

  • 绝大部分的 Java 对象的销毁都在新生代进行了。

    • IBM 公司的专门研究表明,新生代中80%的对象都是“朝生夕死”的。
  • 可以使用选项“-Xmn”设置新生代最大内存大小

    • 这个参数一般使用默认值就可以了。

对象分配过程:概述

  • 为新对象分配内存是一件非常严谨而复杂的任务,JVM的设计者们不仅需要考内存如何分配、在哪里分配等问题,并且由于内存分配算法与内存回收算法密切相关,所以还需要考虑GC执行完毕内存回收后是否会在内存空间中产生内存碎片。
  1. new 的对象先放在伊甸园区,此区有大小限制。
  2. 当伊甸园的空间填满时,程序又要创建对象,JVM 的垃圾回收器将对伊甸园区进行垃圾回收(Minor GC),将伊甸园区中的不再被其他对象所引用的对象进行销毁,再加载新的对象放到伊甸园区。
  3. 然后将伊甸园区中的剩余对象移动到幸存者0区。
  4. 如果再次触发垃圾回收,此时上次幸存下来的放到幸存者0区的,如果没有回收,就会放到幸存者1区。
  5. 如果再次经历垃圾回收,此时会重新放回幸存者0区,接着再去幸存者1区。
  6. 啥时候能去养老区呢?可以设置次数,默认是15次。
    • 可以设置参数: -XX:MaxTenuringThreshold=<N>进行设置。

总结

  • 针对幸存者 s0,s1 区的总结:复制之后有交换,谁空谁是to.
  • 关于垃圾回收:频繁再新生区收集,很少在养老区收集,几乎不在永久区/元空间收集

常用调优工具

  • JDK命令行
  • Eclipse: Memory Analyzer Tool
  • Jconsole
  • Visual VM
  • Jprofiler
  • Java Flight Recorder
  • GCViewer
  • GC Easy
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Herschel
作者
Herschel
coder, may be a gopher